基于RS与GIS的典型流域岩溶潜流带空间分布特征研究

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岩溶潜流带是在岩溶裂隙发育区,地表水与地下水混合交互的区域,承担着重要的生态保护作用。我国岩溶潜流带分布广泛,但由于对其研究不足,加上保护措施不到位,使得岩溶潜流带的污染日益加重,严重威胁着水质以及周围生态系统的健康。开展岩溶前潜流带相关研究迫在眉睫,首要任务是进行岩溶潜流带的分布特征研究,对于后续岩溶潜流带机理、运移规律方面的研究具有重要的指导意义。本文在分析岩溶潜流带的基本特征和识别途径的基础上,根据岩溶潜流带分布区域地表响应特征,将RS及GIS技术应用于岩溶潜流带分布的识别分析。选取济南岩溶水分布典型流域三川流域(即锦绣川、锦云川、锦阳川,合称“三川”)作为研究区,在分析该流域地理位置、地形地貌以及水文地质等基本概况的基础上,分别采用遥感光谱分类分别叠加DWT模型、LWP模型、GgLWP模型的方法识别岩溶潜流带的潜在分布范围。选择丰水期(2015年9月)与枯水期(2016年3月)两个季节的高分一号遥感影像数据进行遥感预处理,采用监督分类法对遥感影像进行土地利用类型解译,结合生物量指标的变化特征,将岩溶潜流带分布区划分为高、中、低3个等级。基于GIS分别建立3种湿度模型,包括:DWT模型、LWP模型、GgLWP模型,然后分别与遥感光谱分类结果叠加分析,划分出岩溶潜流带潜在分布等级。根据根据野外植被调查及岩溶潜流带生物采样结果验证遥感光谱分类分别叠加DWT模型、LWP模型、GgLWP模型识别岩溶潜流带潜在分布结果的准确率。结果表明:遥感光谱分类叠加LWP模型的方法具有较高的可信度,能够较准确反映岩溶潜流带的分布情况。遥感光谱分类叠加LWP模型识别岩溶潜流带潜分布高、中、低3个等级的可信度分别达到86.5%、61.7%、78.3%。高、中、低3个等级占研究区面积的比例分别为10.3%、31.9%、57.8%。岩溶潜流带较多分布于河流、水库河床、河岸缓冲带、泉水出露区等。其中,东部发育程度较高,西部地区发育程度较低。东部卧虎山水库地区岩溶潜流带分布范围最广,西部锦绣川上游流域分布范围最小。三条主干河流中锦阳川流域岩溶潜流带的分布范围最大,其次为锦绣川流域,锦云川流域分布范围最小。基于遥感光谱分类叠加LWP模型对岩溶潜流带潜在分布等级的识别结果,分析了岩溶潜流带形成的空间基础条件,采用变异函数法揭示岩溶潜流带分布等级的空间演变规律,结果表明:岩溶潜流带分布等级在东-西方向上的空间变异尺度最大,西北-东南方向次之,东北-西南方向上的空间变异尺度最小,岩溶潜流带空间分布的主要变异方向在东-西方向。根据遥感解译与空间分析结果,采用相关分析的方法,探讨了岩溶潜流带空间变异性的影响因素,结果表明:分析岩溶潜流带的分布与NDVI、NDWI以及地形坡度均存在相关性,高NDVI、NDWI地区且经历干旱时期后能保持相对高NDVI、NDWI值的地区,存在岩溶潜流带的可能性越大,岩溶潜流带的分布等级比其他地区高;坡度越大存在岩溶潜流带的可能性也越大,则岩溶潜流带的分布等级越高。
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